Твердые сплавы

Красностойкость твердых сплавов составляет 800° - 1000°С (рис. 1). Поэтому твердосплавными инструментами можно работать с большими скоростями, чем инструментами, изготовленными из быстрорежущих ста­лей.

В настоящее время для скоростного резания металлов применяют ин­струменты, оснащенные твердыми сплавами (резцы, сверла, фрезы, зенке­ры, развертки). Твердые сплавы получают методом порошковой металлур­гии. Порошки карбидов вольфрама и титана смешивают с порошком ко­бальта, который применяется в качестве связки, прессуют в пластинки, размеры и форма которых установлена ГОСТом, затем спекают при темпе­ратуре 1500° - 2000° С. В результате получают изделия, состоящие из кар­бидных частиц, связанных кобальтом. При этом изделие содержит до 5% пор от общего объема.

Твердые сплавы имеют высокую твердость 87-90 НRА, что обуслов­лено присутствием большого количества карбидов (90 - 95%). Поэтому они не подвергаются термической обработке. Пластинки из твердого сплава припаивают или крепят при помощи болтов к державке, изготовленной из конструкционной или инструментальной стали. Так изготавливают в на­стоящее время резцы, сверла, фрезы и другие металлорежущие инструмен­ты.

Рис. 1. Твердость инструментальных материалов в нагретом состоянии: 1- твердый сплав; 2 – быстрорежущая сталь; 3 – углеродистая сталь

Твердые сплавы обладают повышенной хрупкостью и небольшой прочностью при растяжении. При работе с ударами и толчками твердый сплав выкрашивается, и стойкость его снижается.

По структуре современные твердые сплавы подразделяются на 3 груп­пы. В таблице 4 приведены составы некоторых стандартных твердых спла­вов.

К первой группе относятся однокарбидные твердые сплавы, состоя­щие из карбида вольфрама и кобальта. Расшифровываются марки этой группы так. Сплав ВК2 содержит 2% кобальта и 98% карбида вольфрама, ВК6 - 6% кобальта и 94% карбида вольфрама и так далее. Чем больше в сплаве кобальта, тем меньше его твердость, и размягчается он при более низкой температуре, а, следовательно, им можно работать с меньшими скоростями.

Микроструктура сплавов группы ВК показана на рис. 2,а и представляет собой светлые угловатые зерна карбида вольфрама, темные участки – поры и кобальтовая связка.

Ко второй группе относятся двухкарбидные сплавы группы ВТК. Сплав Т5К10 - 5% карбида титана, 10% кобальта Co и 85% карбида вольфрама WС. На микрофотографии (рис.2,б) темные участки – карбид титана, светлые – карбид вольфрама.

Таблица 4

Состав и свойства некоторых твердых сплавов

К третьей группе относятся однокарбидные сплавы, состоящие из карбида (TiW)С группа TK. Например, сплавы Т30К4, Т60К4. При таком количестве карбида титана в шихте (30 и 60%) в нем растворяется весь вольфрам. Структура сплавов этой группы состоит из округлых зерен карбида (TiW)С (рис.2, в).

Карбид титана имеет более высокую твердость и хрупкость по срав­нению с карбидом вольфрама. Поэтому при обработке стали лучше исполь­зовать сплавы группы ВТК, для обработки хрупких материалов (например, чугуна) - сплавы группы ВК.

Сплавы группы ТК применяются при обработке горных пород.